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搜寻外星文明的历程演变:曾尝试利用鲸歌

搜寻外星文明的历程演变

2013-07-08 10:39:55

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  北京时间7月8日消息,在某种意义上,地外智慧生物搜寻(SETI)可以说起源于1896年,当时尼古拉·特斯拉(现代交变电流电气系统的设计者)就提出可利用无线电传输的方式搜寻地外智慧生命。1899年,特斯拉确实检测到与地球电风暴完全不同的信号。有人在检查了特斯拉的数据之后,认为他可能接收到了来自木星的“风暴”信号。木星的等离子体圆环会发射出强烈的射电流量,使木星看起来就像一颗微缩版的脉冲星。

  到了1924年8月,当火星到达下合位置(与地球在太阳的同侧且三者成一直线,这是一个世纪多时间内火星与地球距离最近的时候)时,美国海军天文台每隔一小时就静默无线电5分钟,以使一艘装有无线电接收器的飞船能够“倾听”来自火星的信号。

  现代的SETI真正开始于1959年,当时菲利普·莫里森(Philip Morrison)和吉乌斯皮·科科尼(Giuseppe Cocconi)在《自然》杂志上撰文指出,地外智慧生命或许可以通过无线电天线进行搜寻。另一方面,1960年,弗兰克·德雷克(Frank Drake)利用射电望远镜进行了首次SETI项目尝试,他对鲸鱼座τ星和波江座的天苑四进行了观测。天文学家推测,地外智慧生命可能会在400千赫的带通上使用1.420千兆赫的电磁频率,这意味着在这一频谱范围内可以存在40万个不同的搜寻频道。

  德雷克方程

  弗兰克·德雷克还提出了一个寻找外星文明的“德雷克方程”:N = R* fp ne fl fi fc L。方程中N表示具有星际通信能力的外星文明数量,其他一些变量的意义如下:

  R*表示适合居住的恒星系统的数量,通常指类似太阳的恒星,但过去二十年来的研究显示,较小的红矮星系统中也可能存在适合生命居住的行星。然而,如果这些行星上存在液态水,那它们与恒星之间的距离就不能太近或太远。红矮星占恒星总数量的75%,这些研究结果大大扩展了地外智慧生物搜寻的目标恒星数量。

  参数fp表示可居住恒星系统中真正具有行星的概率。自从2009年3月份发射以来,美国航空航天局(NASA)的开普勒望远镜已经基本确定了不同大小的行星出现的概率。这对搜寻地外文明的工作来说是一个非常了不起的成就。SETI协会的天文学家已经锁定并“监听”所有在可居住区域内探测到的行星。开普勒望远镜的首要目标是探测体积与地球相近,且处于其恒星系统中可居住带的行星(即类地行星)。在可居住区域内寻找类地行星将为德雷克方程提供另一个参数:ne,即在某个给定恒星系统内类地行星的数量。

  参数fl表示在具有可居住潜力的行星上真正出现生命的概率。要获得这一参数,需要借助新一代的轨道望远镜,以对可居住行星大气层中的氧气等物质进行探测。氧气是存在光合生物的标志之一。天文学家估计,在类地行星上首先可能被探测到的生物群体是森林——在地球上森林已经存在了超过4亿年。

  参数fi表示生命体发展出智能的概率。这是德雷克方程中最难以定义的参数,它还引发了许多更基础的问题,如什么是智能?“智能”的定义有很多种,但就地外智慧生物搜寻的目标而言,“智能”意味着可以进行通信、交流,这也是人类所希望遇到的。

  信息论的应用

  要寻找外星生物,我们可以先从地球极端环境下的生物学研究(如美国航空航天局的天体生物学计划)开始。许多研究者已经深入南极的干燥山谷,或加利福尼亚州莫哈维的沙漠地带等地,探索生命在极端环境下的生存状态。与此相似,如果我们想从太空中获得非人类的通信信号,那第一步应该从研究地球上众多的非人类交流系统开始。几乎所有的动物都具有交流能力,但科学家如何才能分析并确定这些交流系统的复杂性呢?

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